CN111921855B

CN111921855B - 一种分选筛及高通量微球收集分选装置

Info

Publication number: CN111921855B
Application number: CN202010730722.8A
Authority: CN
Inventors: 于崆峒; 蒋朝军; 杜保国
Original assignee: Zhejiang Sundoc Pharmaceutical Science And Tech Co ltd
Current assignee: Zhejiang Sundoc Pharmaceutical Science And Tech Co ltd
Priority date: 2020-07-27
Filing date: 2020-07-27
Publication date: 2021-09-03
Anticipated expiration: 2040-07-27
Also published as: CN111921855A

Abstract

本发明公开了一种分选筛及高通量微球收集分选装置，分选筛包括侧面立式筛网和可拆卸的安装在所述侧面立式筛网底部的底部平面筛网。一种高通量微球收集分选装置包括：分选筛；主罐体，主罐体上具有料液入口和过滤液排液口，分选筛置于所述主罐体中；进料单元，进料单元伸入到所述分选筛内，用于将具有预定初始速度的料液以顺时针或逆时针方向导入到所述分选筛中，其中所述料液从所述料液入口进入，料液经分选筛后形成浓缩料液，浓缩料液从所述过滤液排液口流出；集料单元，集料单元与所述底部平面筛网相连通。本发明的高通量微球收集分选装置具有料液透筛速度极快，可进行高效的固液分离，料液透筛的动力全部来源于进料单元的固定分配结构。

Description

一种分选筛及高通量微球收集分选装置

技术领域

本发明涉及微球筛分挑选技术领域，尤其涉及一种分选筛及高通量微球收集分选装置，具体被应用在药物制剂领域中微球制剂的浓缩与收集。

背景技术

微球是指药物分散或被吸附在高分子、聚合物基质中而形成的微粒分散体系。微球可以经肌肉、皮下、玻璃体内和关节腔内注射给药，增加药物滞留时间，提高局部药物浓度，减少全身性反应。

微球制备方法主要包括以下几种：溶剂挥发法、溶剂萃取法、相分离法、热熔挤出法、喷雾干燥法、转盘法等。前三种最为常见，已被广泛应用于上市的微球产品，其基本原理是将不相混溶的两相通过机械搅拌、均质、超声乳化或静态混合等方法制成均一乳剂，再通过挥发或溶剂萃取方式去除有机溶剂，使载体材料析出，固化形成微球混悬液，最终以过筛或离心的方式实现固液分离。通常，微球与制备溶液的体积比较为悬殊，微球固含量占比不到1％，这就需要一种筛分效率高的收集设备，能够快速去除大体积制备液。

采用离心方式收集微球时，很难对微球粒径进行有效的筛选，去除对释放影响较大的过大或过小的微球是极其必要的，生产型连续流离心机通常造价较高，设备维护费用高，且连续流离心机腔体容积大，自动出料时需要额外注射用水冲洗腔体及管路残留物料，导致不能获得较浓的微球浓缩液，增加了后期干燥设备和干燥工艺的成本和时间。故连续流离心机通常仅用于当微球粒径较小的情况(d50＜20μm)，该范围的筛网较致密，水分透筛效率低。

振动筛是实现固液分离的主要生产设备，采用合适筛网孔径可以将目标范围的微粒从液体中分离出来，常见的振动筛振动原理是采用偏心块或偏心轴来产生上下拨动，当偏心块或偏心轴固定后，振动筛的振动幅度确定，振动筛振动幅通常不会太高。振动筛通常只有一层水平筛网，料液从进料口进料，通过筛网产生筛上物，随着时间延长，筛上固体微粒变多，水分透筛能力逐渐下降，此时筛网由于承压和承重容易凹陷导致物料聚集，使得筛分效率低下和产品质量不佳，严重时筛网容易堵塞和破损，必须定期更换，增加了产品损失风险和设备使用成本。

基于其它原理的固液分离系统目前基本没有被应用于生产中，中国专利CN104549588B公开了一种基于微流控技术的固液分离装置，对于微米级微粒，筛分速度快，筛分精度高，但微流控造价高，极易堵塞，后期冲洗、灭菌困难，不符合GMP标准。中国专利CN106140450B公开了一种基于梯度沉降法的微球分离装置，该方法虽然分离精度高，但由于引入额外的甘油-水溶液，导致后期的洗涤、收集仍存在一定的问题，很显然不适合于CMP生产。中国专利CN108480033A、CN108435564A、CN105499125A、CN108202422等还分别公开了基于各种原理的固液分离技术，但均不适用于医药行业，均不符合GMP标准。

GMP设备与常规实验室设备有很大的不同，应能最大程度的避免设备对产品及环境所造成的污染，操作和维护应尽可能的便捷。制药设备基本都与药物有直接接触，所以具有机械传动结构的设备对车间环境及产品生产产生一定的影响，例如机械传动带来的烟尘污染环境，机械密封轴封落屑掉入产品，机械传动部位的润滑酯与物料接触，均对产品的安全性构成了严重的威胁。此外，机械设备的易清洗性也是极为重要的，因此具有机械传动结构的设备通常要做到不与料液直接接触，这对机械结构设计是一项巨大的挑战。

基于此，有必要提供一种符合GMP标准的、造价低、筛分效率高的微球收集装置。

发明内容

鉴于此，本发明实施例提供一种分选筛及高通量微球收集分选装置，该过滤筛分在过滤效率上具有更大的优势。

本发明所采用的技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供一种分选筛，用于收集微球，包括侧面立式筛网和可拆卸的安装在所述侧面立式筛网底部的底部平面筛网。

进一步地，所述侧面立式筛网和底部平面筛网均由多层金属烧结网构成，层数为3～5层。

第二方面，本发明实施例还提供一种高通量微球收集分选装置，包括：

分选筛，所述分选筛包括侧面立式筛网和可拆卸的安装在所述侧面立式筛网底部的底部平面筛网；

主罐体，所述主罐体上具有料液入口和过滤液排液口，所述分选筛置于所述主罐体中；

进料单元，所述进料单元伸入到所述分选筛内，用于将具有预定初始速度的料液以顺时针或逆时针方向导入到所述分选筛中，其中所述料液从所述料液入口进入，料液经分选筛后形成浓缩料液，所述浓缩料液从所述过滤液排液口流出；

集料单元，所述集料单元与所述底部平面筛网相连通。

进一步地，所述主罐体上可拆卸的安装有盖板，形成密闭筛分腔体。

进一步地，所述进料单元包括进料导管和流体分配盘，所述进料导管的上端与所述料液入口相连通，下端与所述流体分配盘相连通。

进一步地，所述流体分配盘的出口端布有多个排液通道，所述多个排液通道沿顺时针或逆时针排列。

进一步地，所述集料单元包括集料管和设置在所述集料管上的调节阀。

进一步地，还包括用于监测分选筛内料液高度的液位计。

进一步地，所述具有预定初始速度的料液通过给料装置提供，所述给料装置与所述料液入口相连。

进一步地，所述过滤液排液口通过下游连接管路与排水泵相连。

进一步地，所述主罐体下端侧面设有用于支撑分选筛下部的短支撑板。

进一步地，所述主罐体形状为瓶状，直径比分选筛宽5～20cm，主罐体内壁与分选筛底面及侧面形成水分去除通道，水分去除通道与主罐体的过滤液排液口相连通。

进一步地，所述排液通道的数量为6～12个，更优选的，数量为8～10个。

进一步地，所述排液通道出口处距离底部平面筛网的距离为5～20cm。

进一步地，所述液位计高度位于分选筛高度的3/4～4/5处。

根据以上技术方案，本发明的有益效果如下：

(1)能耗低，零污染

本发明分选筛在工作中无需动力驱动装置，各部分均为固定元件，相比振动筛等收集设备来讲，不需要电机就能实现物料浓缩及收集，极大降低能量消耗；极高的避免了机械传动装置的落屑及机械密封酯污染产品。

(2)效率高

本发明的分选筛采用面立式筛网和底部平面筛网相组合，当料液进入分选筛的密封空间时，可通过侧面立式筛网及底部平面筛网同时过滤，使透筛效率更高，通量更大。料液透筛的动力来自于上游的供液系统，料液在起始初速度作用下，通过进料导管分配到流体分配盘中，以顺时针或逆时针方向导入到所述分选筛中，在料液不间断的冲击下能够使水平筛网上物料保持悬浮状态，防止其沉积阻塞筛网，从而保持透筛速率基本无衰减，不会发生堵筛的情况，小颗粒去除效率更高，能够连续不间断收集浓缩液，适用于连续化生产。

(3)造价低

分选筛及附属装置体积小，与制备系统通过卡接口或连接法兰连接即可，配备喷淋头后可实现CIP及SIP，无需配备电机，无需防爆设计。

(4)筛网可更换

可根据工艺需求可随意更换筛网孔径，筛网拆卸便捷，清洗便捷。

本发明所述的微球收集装置尤其适用于平均粒度D50介于20～150μm之间的微球的收集，涵盖了大部分已上市微球的D50分布范围。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例提供的高通量微球收集分选装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的流体分配盘的侧视结构示意图，其中(a)为排液通道逆时针排布，(b)为排液通道顺时针排布；

图3为本发明实施例提供的流体分配盘的俯视结构示意图；

图4为本发明实施例提供的高通量微球收集分选装置的原理图；

图例说明：1-料液入口；2-连接法兰；3-螺栓；4-密封件；5-进料导管；6-流体分配盘；7-排液通道；8-分选筛；9-侧面立式筛网；10-底部平面筛网；11-液位计；12-卡接口；13-主罐体；13a-罐身；13b-固定接口；13c-支撑短颈；13d-短支撑板；13e-平面板；13f-罐体支架；14-盖板；15-螺栓；16-集料管；17-调节阀；18-集料口；19-排液口；20-角座。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。

现在，将参照附图更详细地描述根据本申请的示例性实施方式。然而，这些示例性实施方式可以由多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施方式。应当理解的是，提供这些实施方式是为了使得本申请的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施方式的构思充分传达给本领域普通技术人员，在附图中，为了清楚起见，有可能扩大了层和区域的厚度，并且使用相同的附图标记表示相同的器件，因而将省略对它们的描述。

实施例1：

如图1所示，本实施例提供一种分选筛，用于收集微球，包括侧面立式筛网9和可拆卸的安装在所述侧面立式筛网9底部的底部平面筛网10。

本实施例将侧面立式筛网和底部平面筛网的组合使过滤效果更有优势，由于底面平面筛网的截留，使本发明的料液与侧面立式筛网的接触时间更长，直至所有料液充分过滤完毕。常规的立式筛网上下端均为液体通道，这迫使料液与筛网接触时间更短，当筛孔较小或料液流速较快时，都会减弱料液与筛网之间的作用力，造成筛分效率低下、小颗粒分离不彻底。

本实施例中，所述侧面立式筛网9和侧面立式筛网9的筛网孔径优选介于20～80μm。筛网孔径可根据工艺需求定制，原则上应能够满足去除小微球，截留微球成品；所述分选筛的密封空间为5～10L。

本实施例中，所述侧面立式筛网9和底部平面筛网10均由多层金属烧结网构成，耐正负压，层数为3～5层。

实施例2：

如图1-4所示，本实施例提供一种高通量微球收集分选装置，包括：

分选筛8，所述分选筛包括侧面立式筛网9和可拆卸的安装在所述侧面立式筛网9底部的底部平面筛网10；

主罐体13，所述主罐体13上具有料液入口1和过滤液排液口19，所述分选筛8置于所述主罐体13中；

进料单元，所述进料单元伸入到所述分选筛内，用于将具有预定初始速度的料液以顺时针或逆时针方向导入到所述分选筛中，其中所述料液从所述料液入口1进入，料液经分选筛后形成浓缩料液，所述浓缩料液从所述过滤液排液口19流出；

集料单元，所述集料单元与所述底部平面筛网10相连通。

本实施例的分选筛由侧面立式筛网和底部平面筛网共同构成，当料液进入分选筛的密封空间时，可通过侧面立式筛网及底部平面筛网同时过滤，这极大的增加了过滤面积，提高过滤效率。本发明所述的微球收集装置不含有任何机械传动结构，极大符合GMP生产要求，不会额外产生任何可见异物及机械碎屑，也避免了机械传动结构中的机械润滑脂污染产品。料液透筛的动力来自于上游的供液系统，料液在起始初速度作用下，通过进料导管分配到本发明的流体分配盘中，以顺时针或逆时针方向导入到所述分选筛中，在料液不间断的冲击下能够使水平筛网上物料保持悬浮状态，防止其沉积阻塞筛网，从而保持透筛速率基本无衰减。

本实施例中，所述主罐体13上可拆卸的安装有盖板14，即盖板14可通过螺栓15固定在罐体部分的固定接口13b上，在空间上囊括了分选筛8、进料单元和集料单元，形成密闭筛分腔体。紧邻固定接口13b下端具有一段支撑短颈13c，其内径较分选筛8的侧面立式筛网9直径宽2～5mm，为分选筛装卸入口，且用于固定分选筛8上部。主罐体13下端侧面设有对称分布3～6个短支撑板13d，用于支撑分选筛8下部；在支撑短颈13c和短支撑板13d的作用下，分选筛8可固定在主罐体13内。

主罐体13罐身13a形状为瓶状，直径比分选筛8宽5～20cm，分选筛底面及侧面的空间互为相通，共同形成水分去除通道，水分去除通道与主罐体13下端过滤液排液口19及下游连接管路与排水泵相连，用于将透筛后的水分转移，增加泵速可进一步增加透筛速率。

主罐体13底部为平面板13e，分别置有过滤液排液口19与集料口18，集料口与分选筛底部集料管16相连，能够最大程度减少微球浓缩液的残留。

主罐体下端为罐体支架13f，用于支撑整个筛分装置，筛分装置通过角座20固定在地上。

本实施例中，料液入口1通过卡接口与现有的给料装置(或是供液系统)相连接，料液入口1下端为连接法兰2，其通过螺栓3固定在盖板14上，连接法兰2的下端为进料单元，其通过密封件4固定在盖板14上，连接法兰2内径与进料导管5内径保持一致。

本实施例中，进料单元主体位于分选筛8所围成的空间的中下部，所述进料单元包括进料导管5和流体分配盘6，所述进料导管5的上端与所述料液入口1相连通，下端与所述流体分配盘6相连通。

进一步地，所述流体分配盘6的出口端布有多个排液通道7，所述多个排液通道7沿顺时针或逆时针排列，如图2中的(a)和(b)所示。

进一步地，所述排液通道7的数量为6～12个，更优选的，数量为8～10个。

进一步地，所述排液通道7出口处距离底部平面筛网10的距离为5～20cm。

需要强调的是，本发明具有特殊结构：本发明的进料单元由一个进料导管5、一个流体分配盘6及数个尾端顺时针或逆时针径向排列的排液通道7构成，上游料液通过进料导管5输送到流体分配盘6后进行平均分配，最后从各个径向排列的排液通道7流出，快速的流体流速形成轴向旋涡带动分选筛密闭空间内的料液做圆周运动，并使水平筛网附近沉积的微球保持悬浮状态(见图4，工作原理)。

本实施例中，所述集料单元包括集料管16和设置在所述集料管16上的调节阀17，通过调节阀17可定期排料。其中所述的集料管16，其长度优选为不超过10cm，更优选为不超过6cm。

本实施例中，还可包括用于监测分选筛内料液高度的液位计11，可用于监测料液高度并进行反馈调节，防止料液溢出进入水分去除通道。

进一步地，所述液位计11高度位于分选筛高度的3/4～4/5处。液位计(11)高度位于分选筛高度的3/4～4/5处。

本实施例中，所述具有预定初始速度的料液通过给料装置提供，所述给料装置与所述料液入口1相连。

本实施例中，所述过滤液排液口19下游装置包括但不限于连接管路、流量计、浊度计及排水泵，排水泵可以是离心泵或转子泵；所述过滤液排液口19通过下游连接管路与排水泵相连。

本发明所述收集装置各组件均为316L不锈钢材质。

该高通量微球收集分选装置的工作方式为：上游料液通过进料导管5输送后进行分配，从各个径向排列的排液通道7出口流入分选筛，在分选筛内做圆周运动，进料单元各个径向排列的出口不仅能够使料液均匀分布在侧面立式筛网9及底部平面筛网10附近，同时能够防止截留的大颗粒在平面筛网表面沉积，因此能够保证过滤速率的稳定，小颗粒和溶液快速透过筛网，大颗粒被截留，收集后的微球浓缩液在集料口堆积并排出。

实施例3：

采用上述实施例2提供的高通量微球收集分选装置收集利培酮微球，目标粒径25～150μm，分选筛筛网孔径25μm，料液体积为500L，固含量占比约0.25％，所需收料时间为25～30min。

高通量微球收集分选装置被安置在B级区，高通量微球收集分选装置的料液入口通过卡接口与微球制备系统相连，浓缩液出口通过AB阀与不锈钢桶相连。经150μm筛网预过滤后的微球悬浮液以18～20L/min的流速被压入本发明所述的高通量微球收集分选装置，料液先后通过进料单元的进液导管、流体分配盘后均分到8个排液通道中，分别以30～50m/s的切向流速冲击分选筛表面，小颗粒和溶液透过筛孔，并快速充满密封外壳，开启排水泵，调节排水泵转速使料液流入流出体积保持平衡。

被截留的大颗粒在分选筛内不断的被浓缩，8个径向排列的排液通道所形成的旋涡效应，能够带动分选筛内液体做圆周运动，将截留在底部筛网上的微球悬浮起来，保证底部筛网的过滤通量不会随时间发生明显衰减，直至所有料液过滤完毕。打开出料阀，将平面筛网上的微球浓缩液通过AB阀富集在不锈钢桶中。

采用实施例2所述的高通量微球收集分选装置可实现的分选效果见表1，分选后的粒径分布范围更窄，更均一，微球跨度显著降低，从1.24降至1.06。

表1分选前后微球粒径变化(批量1kg)

	D10/μm	D50/μm	D90/μm	Span
					分选前	38	86	145	1.24
分选后	47	82	134	1.06

实施例4：

采用上述实施例2提供的高通量微球收集分选装置收集利培酮微球，目标粒径25～150μm，分选筛筛网孔径25μm，料液体积为500L，固含量占比约0.25％，所需收料时间为10～15min。

微球收集装置被安置在B级区，微球收集装置的料液入口通过卡接口与微球制备系统相连，浓缩液出口通过卡接口与下游管路及清洗罐相连接。经150μm筛网预过滤后的微球悬浮液以45～50L/min的流速被压入本发明所述的收集装置，料液先后通过进料单元的进液导管、流体分配盘后均分到10个排液通道中，分别以80～100m/s的切向流速冲击分选筛表面，小颗粒和溶液透过筛孔，并快速充满密封外壳，开启排水泵，调节排水泵转速使料液流入流出体积保持平衡。

被截留的大颗粒在分选筛内不断的被浓缩，10个径向排列的出液口所形成的旋涡效应，能够带动分选筛内液体做圆周运动，将截留在底部筛网上的微球悬浮起来，保证底部筛网的过滤通量不会随时间发生明显衰减，直至所有料液过滤完毕。打开出料阀，将平面筛网上的微球浓缩液通过下游管路转运并富集在清洗罐中。

采用实施例2所述的高通量微球收集分选装置可实现的分选效果见表2，分选后的粒径分布范围更窄，更均一，微球跨度显著降低，从1.24降至1.06。

表2分选前后微球粒径变化(批量1kg)

	D10/μm	D50/μm	D90/μm	Span
					分选前	37	78	140	1.32
分选后	43	80	129	1.08

本发明不对所述装置各部分的长宽高进行特殊限定，具有类似原理、外形设计与本发明相似的分选筛，均视为对本发明的侵权。

Claims

1.一种高通量微球收集分选装置，其特征在于，包括：

分选筛（8），所述分选筛包括侧面立式筛网（9）和可拆卸的安装在所述侧面立式筛网（9）底部的底部平面筛网（10）；

主罐体（13），所述主罐体（13）上具有料液入口（1）和过滤液排液口（19），所述分选筛（8）置于所述主罐体（13）中；

进料单元，所述进料单元伸入到所述分选筛内，用于将具有预定初始速度的料液以顺时针或逆时针方向导入到所述分选筛中，其中所述料液从所述料液入口（1）进入，料液经分选筛后形成浓缩料液，所述浓缩料液从所述过滤液排液口（19）流出；

集料单元，所述集料单元与所述底部平面筛网（10）相连通。

2.根据权利要求1所述的一种高通量微球收集分选装置，其特征在于，所述主罐体（13）上可拆卸的安装有盖板（14），形成密闭筛分腔体。

3.根据权利要求1所述的一种高通量微球收集分选装置，其特征在于，所述进料单元包括进料导管（5）和流体分配盘（6），所述进料导管（5）的上端与所述料液入口（1）相连通，下端与所述流体分配盘（6）相连通。

4.根据权利要求3所述的一种高通量微球收集分选装置，其特征在于，所述流体分配盘（6）的出口端布有多个排液通道（7），所述多个排液通道（7）沿顺时针或逆时针排列。

5.根据权利要求1所述的一种高通量微球收集分选装置，其特征在于，所述集料单元包括集料管（16）和设置在所述集料管（16）上的调节阀（17）。

6.根据权利要求1所述的一种高通量微球收集分选装置，其特征在于，还包括用于监测分选筛内料液高度的液位计（11）。

7.根据权利要求1所述的一种高通量微球收集分选装置，其特征在于，所述具有预定初始速度的料液通过给料装置提供，所述给料装置与所述料液入口（1）相连。

8.根据权利要求1所述的一种高通量微球收集分选装置，其特征在于，所述过滤液排液口（19）通过下游连接管路与排水泵相连。

9.根据权利要求1所述的一种高通量微球收集分选装置，其特征在于，所述主罐体（13）下端侧面设有用于支撑分选筛下部的短支撑板（13d）。

10.根据权利要求1所述的一种高通量微球收集分选装置，其特征在于，所述主罐体（13）形状为瓶状，直径比分选筛（8）宽5~20cm，主罐体（13）内壁与分选筛底面及侧面形成水分去除通道，水分去除通道与主罐体（13）的过滤液排液口（19）相连通。

11.根据权利要求4所述的一种高通量微球收集分选装置，其特征在于，所述排液通道（7）的数量为6~12个。

12.根据权利要求11所述的一种高通量微球收集分选装置，其特征在于，所述排液通道（7）的数量为8~10个。

13.根据权利要求4所述的一种高通量微球收集分选装置，其特征在于，所述排液通道（7）出口处距离底部平面筛网（10）的距离为5~20cm。